O estudo de algumas propriedades do concreto no estado endurecido é de suma importância para o entendimento do comportamento do concreto e serão apresentadas neste capítulo.
3.7.1 Resistência à compressão axial
Um dos ensaios mais comumente utilizados é o de resistência à compressão axial de acordo com a norma NBR 5738 (ABNT, 2016) [83] por ser um ensaio de fácil execução e por permitir que outras propriedades possam ser deduzidas a partir desse dado. A norma NBR 6118 (ABNT, 2014) [84] preconiza equações de forma com que se possa obter o módulo de elasticidade, a resistência à tração e a impermeabilidade através do fck (resistência característica do concreto à compressão).
A resistência à compressão axial do concreto é inversamente proporcional à porosidade do material, quanto maior é a relação a/c, maior é a porosidade do material, e consequentemente, menor a aderência entre a pasta e o agregado, com uma zona de transição (ZT) mais fraca [85].
Segundo Mehta e Monteiro (2014), a ZT é local de interface entre o agregado graúdo e a pasta, que contém bastante água, fazendo com que seja o elo mais fraco do concreto. Notoriamente é uma região com muitos poros, salvo em concretos com alta resistência, onde a ZT é tão resistente quanto a pasta. Em concretos convencionais, este é o local por onde as fissuras se propagam [42].
A dependência da relação a/c e a resistência à compressão do concreto varia conforme o tipo de cimento e o tempo e tipo de cura. O tipo de cimento é um fator importante, pois o uso de cimento com adições pozolânicas pode retardar a estabilização da resistência, em função das reações secundárias de hidratação, que são mais lentas [16].
Como já mencionado anteriormente, a incorporação de resíduos afeta o resultado final de resistência à compressão. Pesquisas que utilizaram relações a/c igual a 0,30 e a/c igual a 0,32, com 20% de substituição de cimento por CCA, obtiveram um aumento da resistência quando comparado ao concreto de referência, em diferentes idades como 7 dias, 28 dias e 90 dias [66,86].
Em idades avançadas (acima de 90 dias), a resistência do concreto com CCA é consideravelmente maior do que o concreto de referência, devido às reações pozolânicas serem mais lentas [59].
Na substituição da areia por materiais poliméricos, ocorre uma redução da resistência à compressão axial com o aumento do teor do resíduo plástico, como pode se observar na Figura 13. Essa redução ocorre devido à baixa adesão do polímero com a massa cimentícia, bem como o tamanho das partículas do resíduo. A característica hidrofóbica do polímero restringe a água necessária para as reações de hidratação do cimento, reduzindo a resistência do concreto.
Figura 13: Resistência à compressão axial de concretos com incorporação de resíduos poliméricos.
Fonte: Ismail et al., 2008 (Ismail, et al., 2008) [21]
Na literatura existem poucos trabalhos que utilizam partículas de PP para a produção de concreto, este material é utilizado em grande escala em forma de fibras e são utilizados como reforço secundário no concreto, controlando a abertura e propagação de trincas.
O concreto reforçado com fibras de polipropileno é empregado para a produção de túneis [87], laje [88] entre outras aplicações. A procura por este material é devido ao bom desempenho relacionado às suas propriedades mecânicas, como a resistência à compressão.
Srikar et al.(2016) avaliaram através do ensaio de compressão axial a influência da incorporação das fibras de PP, onde foi observado uma maior resistência para o traço com maior dosagem de fibra (6 kg / m³) quando comparado com o traço de referência [89]. Outros autores constataram que o teor ideal de fibra fica em torno de 4-5 kg/m³[90].
Diversas pesquisas vem sendo realizadas para encontrar solução para os resíduos plásticos como substitutos parciais dos agregados usados na produção do concreto. Mohammed et al. (2020) estudaram a incorporação de resíduos de: PP, PEAD e PVC, em diferentes teores (25, 50 e 75%). Os resultados mostram uma redução da resistência com o aumento do teor, aos 28 dias, a resistência à compressão variou entre 12 e 26,9 MPa, 5,2 e 25,4 MPa, 4 e 19,5 MPa para os corpos de prova contendo PVC, PP e PEAD, respectivamente. A redução maior foi observado para o teor de 75% de PEAD. Os resultados obtidos indicam que a redução mais significativa da resistência à compressão para o PEAD ocorre devido a menor resistência à compressão ao maior volume de poros [91].
3.7.2 Resistência à tração do concreto
No dimensionamento de estruturas, não somente deve-se utilizar a resistência à compressão, mas também é necessária a consideração da resistência à tração do concreto. Na verificação das bielas comprimidas de vigas submetidas a esforços de cisalhamento, por exemplo, utiliza-se esta resistência calculada indiretamente a partir do Feature Compression Know. A NBR 6118 (ABNT, 2014) [84] preconiza fórmulas para se obter os resultados de tração para concretos convencionais ou de elevada resistência. Assim, deve-se buscar o entendimento de concretos com adição de CCA e PP já que os mesmos não são considerados na referida norma.
Mehta e Monteiro (2014) afirmam que a quantidade de energia necessária para a ruptura à tração do concreto é bem menor que a energia requerida para a ruptura à compressão [42]. A relação entre a resistência tração e a resistência à compressão é em torno de 0,07 a 0,11, sendo que quanto maior a resistência à compressão maior será a discrepância entre as resistências.
A resistência à tração direta é um parâmetro no qual se tem dificuldade de medir diretamente, portanto, existem ensaios indiretos como a compressão diametral, preconizada pela NBR 7222 (ABNT, 2011) [92], e tração na flexão, preconizada pela NBR 12142 (ABNT, 2010) [93], com os quais se podem estimar os resultados de resistência à tração do concreto.
Isaia et al. (2010) estudaram a incorporação da CCA sem controle de temperatura e sem moagem, em substituição parcial do cimento pelo resíduo em diferentes teores: 15% e 25% em massa. A análise dos resultados apresentou a viabilidade da substituição de 15% de cimento por CCA sem perda significativa de resistência à tração aos 28 dias, com recuperação total a 91 dias [7].
Pereira et al. (2015) avaliaram composição do concreto com CCA em dosagens de 5% e 10% (em massa), em substituição ao cimento. A CCA foi produzida por meio da queima não controlada da casca do arroz. O processo de cura térmica a vapor dos corpos de prova foram realizadas em ciclos de 6 horas, a uma temperatura constante de 80°C. Os autores constataram que não houve um ganho de resistência significativo para esta propriedade independentemente da idade e do teor de substituição [62].
3.7.3 Módulo de elasticidade
Esta propriedade é uma medida da rigidez do concreto em relação sua deformação elástica. Assim, quanto maior é o módulo de elasticidade de um material, maior é sua rigidez. No caso do concreto,
em até 30% de sua resistência à compressão, seu comportamento tende a ser linear. Após, as microfissuras se unem e inicia-se uma queda no seu módulo de elasticidade. A adição da CCA pode aumentar em 25% o módulo de elasticidade, devido ao fato que a finura das CCA preenche os poros, resultando uma melhor zona de transição entre os agregados e a matriz cimentícia [94].
Pereira et al. (2015) investigaram o módulo de elasticidade de corpos de prova de concreto, os valores obtidos para os traços ficaram na faixa de 40 e 41 GPa, independentemente do tempo de cura e teor de substituição [62]. Resultados corroborado por Silva et al. (2009) observaram que o módulo de elasticidade de concretos com adições minerais não sofreram aumentos significativos quando comparados com os aumentos observados para a resistência à compressão [54].
Mohammed et al. (2020) constataram uma redução no módulo de elasticidade à medida que ocorre o aumento do teor dos agregados poliméricos [91]. Isso é atribuído principalmente ao fato de que os polímeros estudado pelos autores: PP, PVC e PEAD, principalmente este último, apresentaram um menor módulo de elasticidade e também é resultado da baixa adesão entre a matriz cimenticia e o polímero, como consequência da diferença entre o módulo de elasticidade das partículas de polímero e o da massa cimenticia [95, 96].